8.3 Формование полотна

Формование полотна осуществляется в результате деформации пластичной композиции в межвалковом зазоре каландра. При вращении попарно расположенных валков масса за счет адге­зионных сил затягивается в сужающийся межвалковый зазор, где приобретает форму бесконечного полотна. Ширина пленки или листа зависит от длины валков каландра, а толщина ее изме­няется в зависимости от межвалкового зазора.

В отличие от вальцевания, при каландровании полимерный материал проходит через каждый зазор между валками только один раз. В зависимости от конструкции каландров полимерный материал последовательно движется через несколько (обычно два или три) межвалковых зазоров. По мере перехода с одной пары валков на другую зазор постепенно уменьшается, и на выходе его устанавливают в соответствии с требуемой толщиной пленки (0,2—0,5 мм).

На входе в валки обычно имеется избыток материала, в котором за счет градиента давления возникает обратный поток, обеспечивающий циркуля­цию массы и ее перемешивание. Обычно каландрование проводят при наличии фрикции валков (частота вращения валков различ­ная), однако значение фрикции задается несколько меньшим, чем при вальцевании. Благодаря наличию фрикции и градиента давле­ния скорость движения расплава по глубине зазора изменяется, изменяется она также и по ходу движения массы между валками. Перед входом массы в узкую часть межвалкового зазора градиент давления изменяет знак, поэтому скорость, обусловлен­ная перепадом давления, суммируется со скоростью поступатель­ного движения расплава и зазора скоростей изменяется, рисунок 37.

Рисунок 37 - Изменение скорости по глубине межвалкового зазора при различных градиентах давления

Такое сравнительно большое изменение скорости по глубине канала вызывает развитие высоких напряжений и скоростей сдвига. Как уже было отмечено ранее, с ростом скорости сдвига улучшается гомогенизация расплава и повышается качество «ленки. Однако при высоких частотах вращения валков резкое изменение напряжений сдвига по длине зазора вызывает проявление вязкоупругих свойств. Зна­чительное напряжение сдвига обусловливает сильную ориента­цию макромолекул и вызывает анизотропию прочности и усадки пленки в продольном и попереч­ном направлениях. За счет бы­строго последующего охлаждения пленки дезориентация макромолекул исключается, поэтому при последующем хранении пленки в рулонах происходит изменение ее размеров и образование складок и гофров. Таким образом, чем больше скорость каландрования и чем меньше межвалковый зазор, тем сильнее выражена ориентация макромолекул. Уменьшить ее можно повышением температуры расплава или применением последующей термообработки пленки. Для этого полученное полотно пропускают через нагревательное устройство. За время движения в нагретом состоянии при отсутствии сдвиговых напря­жений протекают релаксационные процессы и анизотропия свойств пленки снижается.

Внешний вид пленки существенно зависит от чистоты оора-ботки поверхности, а также от характера перехода расплава с одного валка на другой. Если расплав на выходе из зазора пере­ходит на быстровращающийся валок, то имеет место частичное растяжение внешнего слоя и шероховатость поверхности пленки уменьшается. В значительной степени качество пленки зависит и от температуры расплава. Температуру выбирают таким обра­зом, чтобы в межвалковом зазоре не возникали большие давления. Однако при высокой температуре вязкость сильно снижается и затрудняется съем пленки с выходного валка. Температура вал­ков влияет на степень ориентации, а в случае переработки кристаллизующихся полимеров и на степень кристалличности и размеры кристаллических структур. Таким образом, вяз­кость расплава необходимо поддерживать в определенном интер­вале.

Для предварительного расчета температуры валков ка­ландра можно использовать реологическую номограмму, рисунок 38, при этом напряжения сдвига должны соответст­вовать реологической области производства труб методом экструзии.

1 — изготовление труб методом экструзии; 2 — изготовление пленок ру­кавным методом; 3 — изготовление пленок ще-. левым методом; 4 — изготовление изделий литьем под давлением

а - номограмма для расчета температуры расплава термопластов

б - схема пояс­няющая пользование но­мограммой

Рисунок 38

При движении расплава в межвалковом зазоре возникает да­вление, под действием которого происходит изгиб валков и тол­щина пленки в средней части валков увеличивается.